Международная исследовательская группа под руководством Венского университета совершила крупный прорыв. В исследовании, недавно опубликованном в Природа АстрономияОни описывают, как провели первые прямые измерения звездного ветра в трех звездных системах, подобных Солнцу. Используя данные рентгеновского излучения, полученные с помощью рентгеновского мультизеркального Ньютона ЕКА (XMM-Ньютон) из «астросфер» этих звезд, они измерили скорость потери массы этих звезд из-за звездных ветров. Изучение того, как совместно развиваются звезды и планеты, может помочь в поиске жизни, а также помочь астрономам предсказать будущую эволюцию нашей Солнечной системы.
Исследование возглавила Кристина Г. Кислякова, старший научный сотрудник кафедры астрофизики Венского университета, заместитель руководителя группы формирования звезд и планет и ведущий координатор программы ERASMUS+. К ней присоединились другие астрофизики из Венского университета, Лаборатории атмосферы, Милье, Пространственных наблюдений (LAMOS) в Университете Сорбонны, Университета Лестера и Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса (JHUAPL).
Астросферы — это аналоги гелиосферы нашей Солнечной системы, самого внешнего слоя атмосферы нашего Солнца, состоящего из горячей плазмы, выталкиваемой солнечными ветрами в межзвездную среду (ISM). Эти ветры вызывают множество процессов, которые приводят к потере атмосферы планет в космос (так называемая потеря атмосферной массы). Если предположить, что атмосфера планеты регулярно пополняется и/или имеет защитную магнитосферу, эти ветры могут стать решающим фактором между тем, станет ли планета обитаемой или безжизненным каменным шаром.
Хотя звездные ветры в основном состоят из протонов, электронов и альфа-частиц, они также содержат следовые количества тяжелых ионов и атомных ядер, таких как углерод, азот, кислород, кремний и даже железо. Несмотря на их важность для звездной и планетарной эволюции, ветры солнцеподобных звезд, как известно, трудно контролировать. Однако известно, что эти более тяжелые ионы захватывают электроны у нейтрального водорода, который пронизывает ISM, что приводит к рентгеновскому излучению. Используя данные миссии XXM-Newton, Кислякова и ее команда обнаружили эти выбросы от других звезд.
Это были 70 Змееносцев, Эпсилон Эридана и 61 Лебедя, три звезды, подобные Солнцу главной последовательности, расположенные на расстоянии 16,6, 10,475 и 11,4 световых лет от Земли (соответственно). В то время как 70 Змееносца и 61 Лебедя представляют собой двойные системы из двух звезд K-типа (оранжевых карликов), Эпсилон Эридана представляет собой одиночную звезду K-типа. Наблюдая за спектральными линиями ионов кислорода, они смогли напрямую определить общую массу звездного ветра, излучаемого всеми тремя звездами. Для трех исследованных звезд они оценили скорость потери массы в 66,5 ± 11,1, 15,6 ± 4,4 и 9,6 ± 4,1 раза больше скорости потери массы Солнца соответственно.
Короче говоря, это означает, что ветры от этих звезд намного сильнее, чем от нашего Солнца, что может быть результатом более сильной магнитной активности этих звезд. Как рассказала Кислякова в пресс-релизе Венского университета:
«В Солнечной системе излучение солнечного ветра в результате перезарядки наблюдалось на планетах, кометах и в гелиосфере и представляет собой естественную лабораторию для изучения состава солнечного ветра. Наблюдение этого излучения далеких звезд гораздо сложнее из-за слабости сигнала. Кроме того, из-за удаленности звезд очень сложно отличить сигнал, излучаемый астросферой, от реального рентгеновского излучения самой звезды, часть которого «размазана» по полю зрения звезды. телескоп из-за инструментальных эффектов».
Для своего исследования Кислякова и ее команда также разработали новый алгоритм, позволяющий выявить вклад звезд и их астросфер в спектры излучения. Это позволило им обнаружить сигналы перезарядки от ионов кислорода звездного ветра и нейтрального водорода в окружающей МЗС. Это первый случай прямого обнаружения рентгеновского излучения из внесолнечной астросферы. Более того, полученные ими оценки скорости потери массы могут быть использованы астрономами в качестве ориентира для моделей звездного ветра, расширяя те немногие наблюдательные данные, которые существуют для ветров звезд, подобных Солнцу. Как отметил соавтор Мануэль Гюдель, также из Венского университета:
«В течение трех десятилетий во всем мире предпринимались попытки обосновать наличие ветров вокруг звезд, подобных Солнцу, и измерить их силу, но до сих пор только косвенные доказательства, основанные на их вторичном воздействии на звезду или ее окружающую среду, намекали на существование таких ветров. ветры; Наша группа ранее пыталась обнаружить радиоизлучение ветров, но смогла установить только верхние пределы силы ветра, не обнаруживая сами ветры. Наши новые результаты, основанные на рентгеновских лучах, открывают путь к обнаружению и даже непосредственному изображению этих ветров и изучению их взаимодействия с окружающими планетами».
В будущем этому методу прямого обнаружения звездных ветров будут способствовать миссии следующего поколения, такие как Европейская миссия Афина. Эта миссия будет включать в себя спектрометр рентгеновского интегрального поля (X-IFU) высокого разрешения, который Афина будет использовать для определения более тонкой структуры и соотношения слабых эмиссионных линий, которые трудно различить с помощью инструментов XMM-Newton. Это даст более подробную картину звездных ветров и астросфер далеких звезд, поможет астрономам ограничить их потенциальную обитаемость, а также улучшит модели солнечной эволюции.
Дополнительная литература: Венский университет, Природа Астрономия
